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그림과 같은 트러스가 점 B에서 그림과 같은 방향으로 5 kN의 힘을 … | [건설기계설비기사 필기] 19년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[건설기계설비기사 필기] 19년 1회차
그림과 같은 트러스가 점 B에서 그림과 같은 방향으로 5 kN의 힘을 받을 때 트러스에 저장되는 탄성에너지는 약 몇 kJ인가? (단, 트러스의 단면적은 1.2 cm2, 탄성계수는 106 Pa이다.)
문제 이미지
1
52.1
2
106.7
3
159.0
4
267.7
해설

트러스에 저장되는 탄성에너지는 약 159 kJ이다.

그림에서 부재 (1)은 벽면의 A와 B를 잇는 수평재로 길이 40 cm, 부재 (2)는 A보다 30 cm 아래인 벽면의 C와 B를 잇는 경사재로 길이 402+302=50 cm\sqrt{40^2+30^2}=50\ \mathrm{cm}이다. B점의 5 kN은 수평 4 : 수직 3의 기울기로 오른쪽 아래를 향하므로 성분은 Fx=4 kNF_x=4\ \mathrm{kN}, Fy=3 kNF_y=3\ \mathrm{kN}(아래)이다.

절점 B의 평형에서 수직성분은 경사재만 부담하므로 0.6F2=30.6F_2=3, 즉 부재 (2)는 5 kN 압축이고, 수평방향에서 F1=4+0.8×5=8F_1=4+0.8\times5=8이므로 부재 (1)은 8 kN 인장이다.

단면적 A=1.2 cm2=1.2×10−4 m2A=1.2\ \mathrm{cm^2}=1.2\times10^{-4}\ \mathrm{m^2}, E=106 PaE=10^{6}\ \mathrm{Pa}를 U=∑F2L2AEU=\sum\dfrac{F^2L}{2AE}에 대입하면 U=80002×0.4+50002×0.52×1.2×10−4×106=3.81×107240≈1.59×105 JU=\dfrac{8000^2\times0.4+5000^2\times0.5}{2\times1.2\times10^{-4}\times10^{6}}=\dfrac{3.81\times10^{7}}{240}\approx1.59\times10^{5}\ \mathrm{J}로 약 159 kJ이다.

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